package com.cheng.dataStructure.tree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

/**
 * @User Administrator
 * @Classname HuffmanTree
 * @Project Data-structure-and-algorithm
 * @Description 赫夫曼树代码实现：
 * 赫夫曼树基本介绍：
 * 1)给定n个权值作为n个叶子结点，构造一棵二叉树，若该树的带权路径长度(wpl)达到最小，称这样的二叉树为最优二叉树，
 * 也称为哈夫曼树(HuffmanTree),还有的书翻译为霍夫曼树。
 * 2)赫夫曼树是带权路径长度最短的树，权值较大的结点离根较近。
 * 赫夫曼树几个重要概念和举例说明：
 * 1)路径和路径长度：
 * 在一棵树中，从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路，称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。
 * 若规定根结点的层数为1，则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1
 * 2)结点的权及带权路径长度：
 * 若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值，则这个数值称为该结点的权。
 * 结点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积
 * 3)树的带权路径长度：
 * 树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和，记为WPL(weighted path length) ,权值越大的结点离根结点越近的二叉树才是最优二叉树。
 * 4) WPL最小的就是赫夫曼树
 * 构成赫夫曼树的步骤：
 * 1)将每一个数据从小到大进行排序，每个数据都是一个节点，每个节点可以看成是—颗最简单的二叉树
 * 2)取出根节点权值最小的两颗二叉树
 * 3)组成─颗新的二叉树,该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
 * 4)再将这颗新的二叉树，以根节点的权值大小再次排序，不断重复1-2-3-4的步骤，直到数列中，所有的数据都被处理，就得到一颗赫夫曼树
 * @Author wpcheng
 * @Create 2021-09-01-10:10
 * @Version 1.0
 */
public class HuffmanTree {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1};
        Node node = createHuffmanTree(arr);
        //前序遍历赫夫曼树
        preOrder(node);


    }
    public static void preOrder(Node root){
        if (root != null){
            root.preOrder();

        }else{
            System.out.println("树为空");
        }

    }

    /**
     *  创建赫夫曼树
     * @param arr  待排序的数组
     * @return 返回赫夫曼书的根节点
     */
    public static Node createHuffmanTree(int[] arr) {
        //将数组中数据取出，放入node节点构成的链表中
        ArrayList<Node> nodes = new ArrayList<>();
        for (int value : arr) {
            nodes.add(new Node(value));
        }

        while (nodes.size() > 1){
        //对node链表中的节点从小到大进行排序
        Collections.sort(nodes);
        //取出最小的二叉树（每个节点可以看成是—颗最简单的二叉树）
        Node leftNode = nodes.get(0);
        //取出次小的二叉树
        Node rightNode = nodes.get(1);
        //组成─颗新的二叉树,该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
        Node parent = new Node(leftNode.value + rightNode.value);
        //新二叉树的左右节点
        parent.left = leftNode;
        parent.right = rightNode;

        //在node链表中删除掉使用过得节点
        nodes.remove(leftNode);
        nodes.remove(rightNode);
        //将新的树的权值放入node链表
        nodes.add(parent);

        }
        //返回赫夫曼书的根节点
        return nodes.get(0);
    }

}


class Node implements Comparable<Node> {
    public int value;//节点权值
    public Node left;
    public Node right;

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    //前序遍历
    public void preOrder(){

        System.out.println(this);
        if (this.left != null){
            this.left.preOrder();
        }
        if (this.right != null){
            this.right.preOrder();
        }

    }

    @Override
    public int compareTo(Node o) {
        return this.value - o.value;
    }
}
